(57)【要約】本方法は、太陽からの太陽エネルギーを搬送するためのものである。太陽光集光装置（１０２）は、太陽エネルギーを、光線（１０７）としてケーブル（１０４）の中へ、搬送し、かつ、集光する。前記太陽光集光装置（１０２）は、その底に配置された先細の装置（２００）を有する。前記ケーブル（１０４）は、第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）、第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）及び曲がり部（１３０）を有する。前記曲がりガラス部（１３０）は貯蔵装置（１３２）に接続され、前記光は熱に変換される。前記太陽光集光装置（１０２）が、日中、前記太陽の経路をたどることができるように、第１のギャップ（１１８）において、前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）に対して、前記第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）を回転させ、かつ、第２のギャップ（１２６）において、前記曲がり部（１３０）に対して、前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）を回転させる。
2019529961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーシステムであって、
該太陽エネルギーシステムは、
太陽光集光装置（１０２）の中に配置されるレンズ（１６０）を有し、第１の円すい形状及び底（１１２）を有し、前記太陽光集光装置（１０２）の前記レンズ（１６０）において、幅（ｗ）より長い長さ（ｌ）を有する、前記太陽光集光装置（１０２）と、
前記底（１１２）に配置され、第２の円すい形状を有し、ケーブル（１０４）の第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）と作動係合する底を有する、中空でない先細の装置（２００）と、を備え、
前記ケーブル（１０４）は、第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）と直線部（１３０）とを有し、前記第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）及び前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）は、それらの間に画定される第１のギャップ（１１８）を有し、前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）及び前記直線ガラス部（１３０）は、それらの間に画定される第２のギャップ（１２６）を有し、
前記太陽光集光装置（１０２）は、太陽エネルギーを光線（１０７）として受けるように適合され、前記先細の装置（２００）における、焦線又は焦点区域（１５０）の方へ、光として光線（１０７′）を搬送し、かつ、集光し、
前記先細の装置（２００）は、前記第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）の上端（１１０）と連通し、
前記第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）は、前記光を、前記第１のギャップ（１１８）を通って、及び、越えて、前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）へ搬送し、
前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）は、前記光を、前記第２のギャップ（１２６）を通って、及び、越えて、前記曲がりガラス部（１３０）へ搬送し、
光を伝達する間に、前記太陽光集光装置（１０２）が太陽（１０５）の経路をたどるように、
前記第１のギャップ（１１８）において、前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）に対して、前記第１の曲がりガラスループ部（１０８ａ）を回転させ、かつ、
前記第２のギャップ（１２６）において、前記曲がりガラス部（１３０）に対して、前記第２の曲がりガラスループ部（１０８ｂ）を回転させる、太陽エネルギーシステム。
【請求項２】
前記第２の円すい形状は、前記第１の円すい形状と実質的に合致する、請求項１記載の太陽エネルギーシステム。
【請求項３】
光線（１０７″）は、搬送され、前記先細の装置（２００）の内部で反射される、請求項１記載の太陽エネルギーシステム。
【請求項４】
前記曲がりガラス部（１３０）は、前記光を、前記貯蔵装置（１３２）の内部の中へ搬送し放射し、前記貯蔵装置（１３２）に衝突すると、前記光は熱に変わり、前記貯蔵装置（１３２）を加熱する、請求項１記載の太陽エネルギーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集光太陽エネルギーを搬送するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーは、住居及び水を加熱するため、かつ、発電するため、数十年間、用いられてきた。太陽エネルギーは再生可能なエネルギー源であるため、そのようなエネルギーを用いるシステムを開発するために、多くの努力がなされてきた。コストは高く、エネルギーの貯蔵は、あまり効果的ではなかった。重要な問題は、太陽が、日中、動くので、太陽光集光装置を太陽に対して効果的に位置付ける必要性である。市場で入手可能な最良の厚いプラスチックファイバーが研究されてきたが、しかし、これらのどれも、近赤外の（NIR）光の透過の必要なレベルを提供しないで、数メートルのみの伝搬の後に、入射エネルギーの大部分は導波管の中で失われる。従来のシステムの効率は低く、もっと効率的でコスト効率の高いシステムの必要性がある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の方法は上記に概説した課題に対する解決手段を提供する。もっと具体的には、太陽エネルギーシステムは、太陽からの太陽エネルギーを搬送するためのものである。ケーブルと作動係合する太陽光集光装置が提供される。前記太陽光集光装置は、前記太陽光集光装置の上面において、幅（ｗ）より長い長さ（ｌ）を有する。円すい形状の先細の装置は、ケーブルに接続される前記太陽光集光装置の底において、配置される。前記ケーブルは、第１の曲がりガラスループ部、第２の曲がりガラスループ部及び曲がり部を有する。前記曲がりガラス部は、例えば、貯蔵装置と作動係合する。前記第１の曲がりガラスループ部及び前記第２の曲がりガラスループ部は、それらの間に画定される第１のギャップを有する。前記第２の曲がりガラスループ部及び前記曲がりガラス部は、それらの間に画定される第２のギャップを有する。前記太陽光集光装置は、太陽エネルギーを光線として受け、レンズを通って、さらに集光する前記先細の装置の方へ、光として光線を搬送し、かつ、集光する。前記先細の装置は、前記第１の曲がりガラスループ部の上端と連通する。前記第１の曲がりガラスループ部は、前記光を、前記第１のギャップを通って、及び、越えて、前記第２の曲がりガラスループ部へ搬送する。前記第２の曲がりガラスループ部は、前記光を、前記第２のギャップを通って、及び、越えて、前記曲がりガラス部へ搬送する。前記曲がりガラス部は、前記光を、前記貯蔵装置の内部の中へ搬送し放射し、そこで、前記貯蔵装置に衝突すると、前記光は熱に変わり、前記貯蔵装置を加熱する。光を伝達する間に、前記第１のギャップにおいて、前記第２の曲がりガラスループ部に対して、前記第１の曲がりガラスループ部を回転させる。前記太陽光集光装置が太陽の経路をたどるように、前記第２のギャップにおいて、前記曲がりガラス部に対して、前記第２の曲がりガラスループ部を回転させる。
【０００４】
別の実施態様において、前記第２の円すい形状は、前記第１の円すい形状と実質的に合致する。
【０００５】
さらに別の実施態様において、光線（１０７″）は、搬送され、前記先細の装置（２００）の内部で反射される。
【０００６】
別の実施態様において、前記曲がりガラス部は、前記光を、前記貯蔵装置の内部の中へ搬送し放射し、前記貯蔵装置に衝突すると、前記光は熱に変わり、前記貯蔵装置を加熱する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１Ａは、本発明の太陽エネルギーシステムの概略正面図である。図１Ｂは、ラインＡに沿う図１に示す太陽エネルギーシステムの概略側面図である。
【図２】図２Ａは、本発明の太陽エネルギーシステムの部分の斜視図である。図２Ｂは、本発明のループ部間に形成されるギャップの詳細な斜視図である。図２Ｃは、本発明のギャップの内の１つの詳細な斜視図である。
【図３】図３は、本発明の太陽エネルギーシステムの正面立面図である。図３Ａは、先細の装置の正面立面図である。図３Ｂは、ループ部及びループ部間のギャップの詳細図である。図３Ｃは、垂直ループ部及びループ部間のギャップの詳細図である。
【図４】太陽光集光装置を通る太陽光線の通路の正面立面図である。
【図５】光ファイバーケーブルに接続された先細の装置の正面立面図である。
【図６】曲がった光ファイバーケーブルに接続された先細の装置の正面立面図である。
【図７】焦点区域のサイズと反射角との間の相関関係のグラフ例示である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１ａ〜１ｂは、本発明の太陽エネルギーシステム１００の図式的概観である。以下に詳細に説明するように、本発明の１つの重要な特徴は、太陽光集光装置１０２が二次元で回転自在であることであり、したがって、パネル１１１が太陽１０５の経路と共に動くので、曲げられる光伝達ケーブルを用いる必要がない。システム１００は、太陽１０５から受けたビーム又は光線１０７を集光し、光ビーム１０７を、ファイバー−光ケーブル１０４に連通し接続される先細の装置２００へ伝達する、円すい形状の又は先細の太陽光集光装置１０２を有する（図４において最も良く見られる）。ケーブル１０４は、適切なシリカ又はドープガラス材料から作ることができる。ケーブル１０４は曲げやすくすることができるが、現在の技術では、１．５ｍｍ以下の曲げやすいケーブルを作ることができるだけであり、ケーブルを曲げすぎるとき、光は損失なしにケーブルの中を伝搬することができない。ケーブル部分が互いに対して動くことを可能にするペリスコープ機構により、以下に詳細に説明するように、ケーブル１０４は、好ましくは、１．５ｍｍより大きくすべきであり、もっと好ましくは、直径約６ｍｍとすべきであり、ケーブル１０４は、堅くすることができる。太陽光集光装置１０２の１つの機能は、光線１０７′を焦点区域１５０に集光することである。先細の装置２００は、次いで、より少ないガラス又はシリカがケーブル１０４に用いることができるように、光線１０７″を、さらにケーブル１０４の直径に、さらに集光する。集光装置１０２及び先細の装置２００が正しく必要な寸法に形作られるとき、ケーブル１０４に用いられるガラス／シリカの量は、最大９０％まで低減することができる。先細の装置２００の上面２０４は焦点区域１５０に位置付けることができるが、好ましい実施形態において、上面２０４は、焦点区域１５０の上に位置付けられ、太陽光集光装置１０２及びそのレンズ１６０の構造の不正確さに適合するために、焦点区域１５０の長さ（Ｋ）より広く作られる。先細の装置２００の円すい形状は、先細の装置２００の内部で、光の全内部反射を達成するために、特有であり、したがって、先細の装置２００の側壁２１８，２２０を通って、光の実質的損失なしに、光は先細の装置２００の内部を伝搬することができる。好ましくは、先細の装置２００の上面２０４は、光の損失を最小にするために、反射防止用の材料を用いて処理される。
【０００９】
図２ａに示すように、多くの太陽光集光装置１０２をパネル１１１の中で用いることができることを理解すべきである。太陽光集光装置１０２は、太陽光線１０７を焦線又は焦点区域１５０に集光するために、フレネルレンズ又は太陽光誘導システムなどの適切なレンズ１６０を有する。焦点区域１５０は、焦点区域１５０で見られるように、太陽１０５の幅の鏡像として、取り扱うことができる。焦点区域１５０の外縁で、約０．５°の誤差がある。１つの好ましい実施形態において、太陽光集光装置１０２のレンズ１６０が、その上端で、約１平方メートルであるとき、焦点区域１５０は、レンズによる太陽光線の集光後に、約２０ミリメートルの直径を有する。なお、太陽光集光装置１０２の幅及び長さが同一のとき、焦点区域１５０は最も短くなり、すなわち、太陽光集光装置１０２の幅及び長さが１メートルのとき、焦点区域１５０は約１８ミリメートルである。しかしながら、以下に説明するように、ケーブル１０４で必要なガラスの量を最小にするために、焦点区域１５０をできるだけ短くすることが望ましいけれども、焦点区域は、最小の１８ｍｍより大きくすべきであることが、意外にも理解された。その中にレンズ１６０が設置される太陽光集光装置１０２の上端で、幅（ｗ）より長い長さ（ｌ）を有する、太陽光集光装置１０２を設計することにより、これは達成される。
【００１０】
ケーブル１０４により運ばれるエネルギーの量を増大するため、太陽光集光装置において、複数のレンズも用いることができるように、各ケーブルにおいて、多くのファイバーを用いることができる。例えば、太陽光集光装置において、全てのレンズの全面積が約２５平方メートルである場合、約２５個のファイバーをケーブル１０４の中に含めることができる。
【００１１】
ケーブル１０４は、ドープガラス又はカーボンパターンを含む別の適切な光ファイバー材料から作ることができ、それにより、集光装置１０２により受光される太陽光又は太陽光線の全ての可視波長を処理することができる。通常、可視波長は、最も多いエネルギーを有し、運ぶのに最も望ましい。カーボンパターンは、各ファイバーの中央開口を包囲する異なるサイズの中空ロッドを有することができ、中空ロッドは、ファイバーに沿って延び、反射面の機能を果たし、太陽光線又は太陽光をケーブル１０４の中の各ファイバーの中央開口の方へ誘導する。例えば、各ファイバーは、７つの中空ロッドを含むことができ、各ロッドは約１．７マイクロメートルである。他の寸法も用いることができる。このように、異なる波長の太陽光線又は太陽光をケーブル１０４により効果的に運ぶことができる。ケーブル１０４は、曲げることはできず、光を可視（及び非可視）波長の範囲で運ぶ。ケーブル１０４を用いる代わりに、ファイバーの中の固体ガラスを用いることもできるが、しかし、エネルギー損失はより大きく、運ぶことができる波長の範囲はもっと制限され、ロッドを壊すことなく曲げることが困難であるか、又は、不可能である、比較的厚い、ガラスロッドを用いることが必要であり得る。好ましくは、高純度シリカをケーブル１０４の中で用いるべきである。しかしながら、上記で示すように、大きい直径のシリカは曲げやすくない。太陽光集光装置１０２の二軸回転は、天空の太陽１０５の方位角及び高度を追跡し、太陽光集光装置１０２により捕らえられるエネルギーを最適化することを可能にすることを発見した。ケーブル１０４は、太陽光集光装置１０２に接続される複数のガラスロッドを含むことができ、複数のガラスロッドは、パネル１１１のフレームワーク１０３に設置される最大３６個のガラスロッドなどに密にパケットされる。最大３６個のロッドからガラスペリスコープの中への光のカップリングは、各ロッドをハブ１５２の中へ導くことにより達成される（図２ａにおいて最も良く見られる）。複数のロッドの束ね１０９は図２ａ〜２ｃにおいて最も良く見られる。ロッドは、フレネルレンズを有するパネルに付着することができ、太陽の高度のため、ロッドを有する全体のパネルは、日の出及び日の入りでは、水平線に面するべきであり、低緯度に対しては、天頂に面するべきである。
【００１２】
先細の装置２００と組み合わせて太陽光集光装置１０２を用いることにより、ケーブル１０４に含まれるガラスロッドの数は、１つ又は数個のロッドに低減することができる。太陽光集光装置１０２のレンズ１６０は、太陽光線が焦点区域１５０に集光されることを可能にする。
【００１３】
本発明の重要な特徴は、ケーブル１０４が、第１の曲がりガラスループ部１０８ａ及び第２の曲がりループ部１０８ｂに分けられる曲がりガラスループ部１０６を含むペリスコープ部を有することである。第１の曲がりガラスループ部１０８ａは、太陽光集光装置１０２の底１１２で太陽光集光装置１０２の中に配置される先細の装置２００と作動係合し、又は、接続する、上端１１０を有する。第１の曲がりガラスループ部１０８ａは、端面１１６で終結する下端１１４を有する。端面１１６は、第１のギャップ１１８と一直線になっているが、しかし、第１のギャップ１１８により、第２の曲がりガラスループ部１０８ｂの上端面１２０から分離される。端面１１６及び１２０は、光の損失を最小にするために、反射防止用の材料を用いて処理するのが好ましい。第２の曲がりガラスループ部１０８ｂは、端面１２４で終結する下端１２２を有する。第１の曲がりガラスループ部１０８ａ及び第２の曲がりガラスループ部１０８ｂは、組み合わさって、多少、Ｕ形状の曲がりガラスループ部１０６を形成する。端面１２４は、第２のギャップ１２６と一直線になっているが、しかし、第２のギャップ１２６により、直線ケーブル部１３０の上端面１２８から分離され、直線ケーブル部１３０は、高温の貯蔵システム又は装置１３２に、直接的に又は間接的に接続され、好ましくは、貯蔵装置１３２の内部の中へ延びる。貯蔵装置１３２を用いないで、光を水などの別の材料の中へ導くことは、もちろん、可能である。端面１１６、１２０及び１２４、１２８は、光の損失を最小にするために、反射防止用の層を用いて処理するのが好ましい。好ましくは、端面１１６、１２０及び１２４、１２８は、１ｍｍより近いなどの互いに非常に近くにあるべきなので、端面により反射された太陽光線でさえ、１つの部分から別の部分へギャップを越えて送ることができ、又は、伝搬することができる。集光装置１０２が動くときに、各ループ部の端面が平行のままであることが好ましく、すなわち、集光装置１０２が動くときに、ギャップ１１８及び１２６は、形状が変わるべきではない。
【００１４】
貯蔵装置１３２は、直線ケーブル部１３０で運ばれた光を通過させるサファイアの窓１３３を有することができ、そこで、直線ケーブル部１３０は、熱損失を低減するために、貯蔵装置１３２に入り、したがって、直線ケーブル部１３０は、１８００℃の温度に対処することができるサファイアのガラス１３３の丁度上で終結する。貯蔵装置１３２は、日中、太陽を追尾するために、回転することができる回転自在のロックも含むことができる。貯蔵システムは、機械的完全性を維持しながら、１０００℃に対処することができるMgOなどの適切な高温耐熱材料を含むことができる。直線ケーブル部１３０は、貯蔵装置１３２の内部でらせん形状とすることができ、又は、任意の適切な形状を有することができる。
【００１５】
第２のギャップ１２６での回転は、集光装置１０２が、日中、太陽の方位角に伴うことを可能にし、すなわち、日中、太陽が動くときに、太陽１０５を追尾することを可能にする。第１のギャップ１１８での回転は、集光装置１０２が、日中、太陽１０５の高度変化に伴うことを可能にする。
【００１６】
このように、ケーブル１０４及び直線ケーブル部１３０は、集光装置１０２で集めて運ばれた光エネルギーを貯蔵装置１３２の内部へ運ぶ。集光装置１０２は、このように、太陽の方へ向けることができ、曲げられるケーブルを用いることなく、太陽の経路を追尾することができる。次に、これは、曲げられない、より大きい直径のケーブルを用いることができることを意味する。貯蔵装置１３２の中で、光は、貯蔵装置１３２の内部の材料に衝突して、熱へ変換される。貯蔵装置１３２は、３００〜１０００℃の範囲の熱を貯蔵するのに適切なコンクリート、砂、又は、任意の他の材料などの任意の適切な材料から作ることができる。電気を作るために、温度は３００℃より高いことが好ましい。
【００１７】
第１のループ部１０８ａと第２のループ部１０８ｂとの間に第１のギャップ１１８があるため、第１のループ部１０８ａは第２のループ部１０８ｂに対して回転自在である。このように、図１ａに示すように、集光装置１０２は、直立の位置から傾斜した位置へ（見る人の方向に向いている）、動かすことができる。同様に、第２のループ部１０８ｂと直線ケーブル部１３０との間に第２のギャップ１２６があるため、第２のループ部１０８ｂは直線ケーブル部１３０に対して回転自在であり、したがって、図１ｂに最も良く示すように、集光装置１０２は、例えば、横に向きを変えることができる。これは、ケーブル１０４のループ部のどれも曲げることなく、集光装置１０２の動きを可能にする。このように、集光装置１０２は、地球に対する太陽の位置に対して動かすことができ、調整することができる。集光装置１０２は、地面へ落ちるのを防ぐために、フレームにより支持もされていることを理解すべきである。図２ａ及び２ｂは、ループ部１０８ａ及び１０８ｂ並びにそれらの間に画定されるギャップ１１８、１２６の詳細図を示す。ループ部１０８ｂに対してループ部１０８ａを回転させる機能は、図２ｂ及び図２ｃの円形矢印Ａ１により例示される。直線ケーブル部１３０に対してループ部１０８ｂを回転させる機能は、図２ｂの円形矢印Ａ２により例示される。
【００１８】
図３は、システム１００の正面立面図であり、ループ部１０８ａは、焦点区域又は焦線１５０の下に位置づけられる底１１２に結合される。図３Ａは、先細の装置２００の正面立面図である。図３Ｂは、ループ部１０８ａ、１０８ｂ及びループ部間のギャップ１１８の詳細図である。図３Ｃは、ループ部１０８ｂ、１３０及びループ部間のギャップ１２６の詳細図である。
【００１９】
図１ａ〜１ｂは、貯蔵装置１３２の側面断面図を示す。ファイバー部１３０は、貯蔵装置１３２の内部に配置される比較的長い、らせん形状のガラスロッド１５４に接続される。太陽光集光装置１０２から空気を介して貯蔵装置１３２から延びるガラスロッドの端へ、光を直接向けることも可能である。後者の設計の１つの欠点は、太陽光集光装置１０２を貯蔵装置１３２に比較的近くにすべきことであり、貯蔵装置１３２が、太陽光集光装置から妨げられず、見えねばならないことである。別のオプションは、貯蔵装置１３２に配置されるガラスロッドを加熱するために、順次、貯蔵装置１３２に循環させるガスを加熱するため、太陽エネルギーを用いることである。
【００２０】
熱いガラスロッドは、ファイバーケーブル１０４及び直線ケーブル部１３０で運ばれる光エネルギーを変換し、貯蔵装置１３２を加熱する。もっと具体的に、ロッド１５４は光を貯蔵装置１３２の内部に放射するので、光エネルギーは熱に変換される。ロッドが実質的に真っすぐなとき、光はファイバーケーブルの内壁で反射され、光は全く放射されないか、又は、非常に少ない光が放射される。しかしながら、ファイバーケーブルが十分に曲がっているとき、光はファイバーから抜け出す。言い換えれば、光エネルギーは、ロッドが曲がっている場合、大部分は放射され、この光エネルギーは、貯蔵装置１３２の内部で、熱に変換される。ロッド１５４のらせん形状は、ガラスロッド１５４から貯蔵装置１３２への熱伝達を向上するために、貯蔵装置１３２に対する接触表面積を増大する。ロッド１５４の端において、非常にわずかな光エネルギーが残っているので、端は多くの熱を創生しない。上述のように、貯蔵装置１３２から突き出るガラスロッド１５４へ、光エネルギーを直接向ける又は反射することにより、太陽光集光装置１０２から、直接、貯蔵装置１３２へ、光エネルギーを伝達することも可能である。このように、ガラスロッド１５４は加熱される。円すい状の形状の真っすぐなロッドは、貯蔵装置で均一なエネルギー分布を達成することを、機能するが、もっと困難にする。本発明において、光が貯蔵装置に衝突するまで、光は熱に変換されない、これは、光ファイバーケーブルが太陽エネルギーにより加熱されないことを意味する、ことを気付くことが重要である。熱への変換は、光が貯蔵装置１３２の内部の材料に衝突するまで、生じない。また、本発明において、ガスなどの媒体の流れを直接加熱するために、太陽エネルギーは用いられないことを気付くことが重要である。代わりに、光は、好ましくは、最初に、貯蔵装置（すなわち、ガス流ではない）を加熱するために、貯蔵装置の内部で熱に変換され、次に、熱は、貯蔵装置１３２の外部で流れるガス１５６又は任意の他の媒体を加熱するために、用いることができる。
【００２１】
図４は、ケーブル１０４に接続された太陽光集光装置１０２の立面図であり、どのようにして、太陽光ビーム１０７が、太陽光集光装置１０２の頂部に配置されたレンズ１６０を通過して、太陽光集光装置１０２の底部に配置された先細の装置２００の中へ、入るかを示す。太陽光集光装置１０２は幅（ｗ）及び長さ（ｌ）を有する。通常、焦線又は焦点区域１５０の長さを短くするために、かつ、集光装置１０２のサイズを最小にするために、幅（ｗ）に対する長さ（ｌ）をできるだけ短くすべきであることが通説となっている。しかしながら、焦点区域１５０の長さ（Ｋ）は、より長くなり、集光装置のサイズは増大し、それにより、集光装置１０２をフレームの中に適切な位置で支えることを、もっと困難にするけれども、集光装置１０２の長さ（ｌ）は幅（ｗ）より大きくすべきであることが、意外にも見出された。幅より長い長さを用いる変更により、焦点区域をより長くさせる。例えば、幅は約１メートルとすることができ、長さは約１．３メートルとすることができる。図４で見られるように、太陽光ビーム１０７がレンズ１６０を通過する時に、レンズ１６０は太陽光ビーム１０７の方向を変え、太陽光ビーム１０７は、太陽光集光装置１０２の底に配置された先細の装置２００の方へ向けられる。好ましくは、角度（β）は３０°より小さくすべきであり、又は、もっと好ましくは、図４に示すように、太陽光集光装置１０２の長さ（ｌ）を長さ（ｗ）から長さ（ｌ）へ増大することにより、約２０°〜２２°にすべきである。以下に詳細に説明するように、先細の装置２００は、次いで、さらに、太陽光ビーム１０７′を集光するために、集光装置１０２の底に配置される。太陽光ビーム１０７は、レンズ１６０を通過した後、図において、１０７′としてマークを付けられる。意外にも、長さ（ｌ）を幅（ｗ）に対して、３０％だけ、より長くしたとき、焦線１５０の長さは、約１８ｍｍから約２０ｍｍへ増大しただけである。先細の装置２００は、次いで、焦線を、底面２０６で、２０ｍｍから約６ｍｍへ低減する。２０ｍｍの幅を有する先細の装置２００を用いることは十分であるけれども、頂面２０４及びレンズ１６０のどのミスアラインメントも調整するために、頂面２０４で約４０ｍｍの幅を有する先細の装置２００を用いることが好ましい。１つの好ましい特徴は、先細の装置２００が、太陽光集光装置１０２の下方に向いた切頂の三角形又は円すい形状と合致し、したがって、先細の装置２００の側面２１８、２２０が、太陽光集光装置１０２の側壁１１３、１１５と平行であることである。先細の装置２００と組み合わせてのレンズ１６０の使用は、ケーブル１０４に必要なガラスの量を約９０％に低減する。長くした太陽光集光装置１０２の欠点は、ケーブル１０４の内部の反射角が増大することである。
【００２２】
図５は、ケーブル１０４に接続された（太陽光集光装置１０２の内部に配置された）先細の装置２００の立面図である。上述のように、先細の装置２００は、好ましくは、集光装置１０２と同じ形状を有し、すなわち、長さは幅より長く、ケーブル１０４に接続される切頂底面付きの円すい形又は三角形状を有する。先細の装置２００は、好ましくは、中空でなく、シリカ又はドープガラスから作られる。先細の装置２００は、頂面２０４及び底面２０６を有する。好ましくは、頂面２０４は、望ましくない太陽光ビームの反射を低減するために、適切な反射防止用の材料を用いて処理される。頂面２０４の長さは、レンズ１６０及び先細の装置２００が完全に一直線になっていない場合に理論的に必要な長さより少し長いように設計される。完全に一直線になっているとき、頂面２０４は、レンズ１６０及び太陽光集光装置１０２の形状に、順次、依存する焦点区域１５０の幅に対応する幅を有しさえすればよい。太陽光ビーム１０７′が、先細の装置２００の中を通ることなく、（破線１０７′により示されるように）太陽光集光装置１０２の内部の空中で進み続けるならば、先細の装置２００は、焦点区域１５０上に理論的焦点位置２０８を有する。先細の装置２００の頂面２０４は、光がレンズを通過するときに類似して、太陽光ビーム１０７″により示すように、太陽光ビーム１０７′に方向を変えさせる。先細の装置２００の内部の太陽光ビーム１０７″は、先細の装置２００の側壁２１８、２２０に当たって跳ね返り又は反射する。
【００２３】
重要な特徴は、反射角ベータ（β）は３０°以下でなければならないことであり、そうでなければ、ビーム１０７″は、ケーブル１０４の中へ進まないで、入口で、前後に、跳ね返ることなく、適切にケーブル１０４に入ることができない。ケーブル１０４は、現在、直径６ｍｍであり、角度βが３０°又は、少し、より大きい場合、ケーブル１０４は、ケーブル１０４の内部のビームの損失を防ぐために、１０ｍｍ以上でなければならない。それは、もっと多くのガラスをケーブル１０４に用いなければならず、もっと高価にし、曲げることを極めて困難にするため、これは不利益である。３０°より小さい、もっと好ましくは、約２２°である角度βを用いることの別の重要な優位性は、角度μは、ケーブル１０４の材料の全内部反射角より小さくなければならないために、すなわち、光が、損失なしで、ケーブルのファイバーの中を伝搬することができるようにするために、角度μが約４０°〜４１°より大きくないことである。角度μが全内部反射角、すなわち、約４０°〜４１°より大きいとき、太陽光ビーム１０７″は、ケーブル１０４の外壁２１６を通過するため、これは重要である。焦点区域１５０を必要であるより長くすることにより、先細の装置２００の内部の反射角βは低減され、これにより、次に、ケーブル１０４の内部の反射角μを低減する。太陽光ビーム１０７′が、先細の装置２００の側壁２１８、２２０を通って出ることを防ぐために、先細の装置２００の内部の反射角は、全内部反射角（通常、約４０°〜４１°）より小さいことも重要である。
【００２４】
焦線又は焦点区域１５０を１８ｍｍから２０ｍｍへ（集光装置１０２を伸長させることにより、すなわち、幅より長い長さを有するように）増大する、意外な予期しない効果は、したがって、反射角が全内部反射角より小さくなることを維持しながら、ケーブル１０４の直径を低減することが、次いで、可能になったことである。全内部反射角より大きいどの角度も、光は、先細の装置２００及び／又はケーブル１０４の壁を通って出ることなく、先細の装置２００及びケーブル１０４内をもはや伝搬することができないことを意味する。
【００２５】
図６で最も良く示されるように、損失を低減し、反射角がケーブル１０４内の全内部反射角を超えることを防ぐために、角度βは比較的大きい、すなわち、４０°より少し大きいため、区域１０８ａの半径は、より大きい直径を有するより厚いケーブル１０４を用いることに比べて、より大きい曲げ半径を持たなければならない。区域１０８ａの曲げ半径は、約１００ｍｍであり得る。
【００２６】
図７は、焦点区域の幅又は長さと反射角βとの間の関係を示す。反射角が３０°であるとき、すなわち、太陽光集光装置１０２の長さ（ｌ）が幅（ｗ）と同じであるとき、焦点区域は最も短い。太陽光集光装置１０２の幅（ｗ）に対する長さ（ｌ）を増大することにより、ケーブル１０４内の反射角も、ケーブル１０４の全反射角内又はより小さいままでいる程度に、先細の装置２００の内部の反射角が低減したことが、意外にも見出された。太陽光集光装置１０２の幅（ｗ）より短い長さ（ｌ）を用いることにより、反射角は３０°より大きい値に増大し、光は、先細の装置２００及びケーブル１０４の壁を通過し、したがって、光は、全く又はほとんど、そのために、伝搬することができない。
【００２７】
好ましい構成及び実施形態により、本発明を説明したが、以下の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対する特定の置き換え及び変更をすることができると、理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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